全桥移相ZVSPWM控制器LTC3722-X的原理及应用
作者：上海海事大学 韩金刚 汤天浩
摘 要：介绍了新型全桥移相ZVS软开关控制器LTC3722-x的原理,讨论了自适应控制以及集成的同步整流控制的实现,并给出了基于该芯片的通信电源的设计方案。
关键词：LTC3722-X;自适应控制;同步整流;零电压开关
引言
上世纪90年代初,随着全桥移相ZVS技术的推出,使该技术在大功率领域中得到了广泛的应用。通过引入超前臂和滞后臂的概念,人们提出了 多种实现ZVS的新方法,并得到了广泛的实际应用。但是,全桥移相ZVS变换器仍然存在如下一些缺点：
1)软开关的边界条件,滞后臂(被动臂)实现ZVS的范围受负载和电源电压的影响,轻载时难以实现ZVS,导致效率下降;
2)引入了大的谐振电感,增加了功率损耗,降低了,效率;
3)整流管换流时,谐振电感与整流管的寄生电容产生强烈振荡,导致整流管的电压应力较高,吸收电路的损耗较大,有较大的开关噪音;
4)占空比丢失。
LTC3722-X是美国凌特公司2003年4月推出的一款新的全桥移相ZVS控制器,它设有电流型(LTC3722-1)及电压型(LTC3722-2)两个版本,可以有效地解决或缓解以上问题。其除了具有传统的全桥PWM控制器的通用功能外,还增加了两个特色的新技术,即
1)加入了自适应(adaptive)零电压延迟控制,从而使变换器几乎能在整个工作条件下都实现ZVS。由于采用自适应技术,大幅度减小了谐振电感,即缩小了谐振电感的体积及功耗,从而也减小了占空比的丢失以及由此而带来的功率损耗。
2)集成了同步整流控制,可以调节同步整流MOSFET关断的延迟时间,在变压器的二次侧给出两个相差180度的同步整流的驱动脉冲。
1 LTC3722-x的结构
LTC3722-x包括LTC3722-l(电流型)和LTC3722-2(电压型)两种芯片。其管脚如图1和图2所示,管脚说明见表1。
图2是LTC3722-2的内部结构图,主要包括自适应和固定延时电路、同步整流脉冲发生电路、参考电压电路、欠压锁定与软启动电路、误差放大器、斜坡补偿电路等。下面以LTC3722-2为例讨沦其主要特点。
2 自适应延时控制
LTC3722用于实现软开关的工作模式有两种：自适应延迟法和固定延时法,工作电路分别如图3及图4所示。
自适应延时时,LTC3722检测输入电源电压和每个桥臂中点的瞬时电压,以便在所希望的零电压条件达到时再命令开关传输,这种直接检测技术可以提供最佳的延迟时间,而不去管输入电压和负载的状态。直接检测技术仅需要一个简单的电阻分压器。如果没有足够的能量在ZVS条件让两桥臂转换,当达到固定延迟时则强制转换。
LTC3722接成自适应型时,要使用3个端子的功能,即ADLY,PDLY及SBUS。ADLY及PDLY分别检测主动臂(开关SC和SD)及被动臂(开关SA和SB)的2只MOSFET的漏极电压PDLY及ADLY的阈值电压对于上升及下降的转换都由总线电压(SBUS端取得的电压)来没置。在正常总线电压时(例如48 v)SBUs电压为1．5 V,由两只电阻从VIN到GND分压得到。其正比于VIN的变化,LTC3722将上述3个电压比较后,调整4只MOSFET的开关时间,以确保不论VIN如何变化,都工作在ZVS的条件下。
